[发明专利]将扫描头放置在支撑表面上的定位臂和方法

说明书

本发明涉及用于相对于表面定位表面扫描测量设备(诸如扫描探针显微镜设备)的扫描头的定位臂。定位臂包括在其第一端的基座，用于用基座将臂安装到静态参考结构。定位臂进一步包括从基座伸展的第一臂构件和第二臂构件，第二臂构件平行于第一臂构件伸展。臂包括在其第二端连接第一臂构件和第二臂构件的桥构件。第一臂构件和第二臂构件通过能形成铰链的连接部分别连接到基座和桥构件中的每一个。定位臂进一步包括致动器，用于在第一臂构件和第二臂构件之间在第一臂构件和第二臂构件的纵向方向上引起相对位移，以在横向于横向位移的方向上摆动定位臂的第二端。桥构件包括用于支撑扫描头的支撑部。

技术领域

本发明涉及一种用于相对于表面定位表面扫描测量设备的扫描头的定位臂，其中该定位臂包括在其第一端处的基座，以用该基座将所述臂安装到静态参考结构。本发明还涉及一种相对于表面定位扫描探针显微镜设备的扫描头的方法。

背景技术

上述的诸如原子力显微镜(AFM)设备的扫描探针显微镜(SPM)设备例如被应用于半导体工业中以扫描表面上的半导体拓扑(semiconductor topology)。这种技术的其它用途可在生物医药业、纳米技术和科学应用中找到。具体而言，AFM可被用于严重缺陷计量(CD计量)、粒子扫描、应力和粗糙度测量。AFM显微镜允许非常高的精度下的表面可视化，从而能够实现亚纳米分辨率下的表面元素可视化。其它表面扫描测量设备例如包括近场光学扫描设备。

许多SPM设备应用定位臂来相对于诸如参考表面或参考框架的表面精确定位扫描头。如将理解的，SPM的测量精度直接受扫描头可被定位的精度的影响。定位臂例如在表面上方(或下方)经过一定距离伸展至扫描头，然后将扫描头摆动至期望的位置。

精确定位可通过SPM系统的传感器、反馈单元和控制单元来得到保证。虽然以这种方式可以实现许多应用的可接受水平的精度，但是在扫描探针显微镜通常执行的尺寸的典型尺度上，附加的精度总是受欢迎的。

发明内容

本发明的目的是提高扫描探针显微镜系统中扫描头的定位精度。

为此目的，在此提供一种定位臂，用于相对于表面定位表面扫描测量设备的扫描头，其中所述定位臂包括在其第一端的基座，用于用所述基座将所述臂安装到静态参考结构，其中所述定位臂进一步包括从所述基座伸展的第一臂构件和第二臂构件，所述第二臂构件平行于所述第一臂构件伸展，其中所述定位臂包括在其第二端的桥构件，所述桥构件在所述定位臂的所述第二端连接所述第一臂构件和所述第二臂构件，其中，所述第一臂构件和所述第二臂构件中的每一个均借助能形成铰链的连接部分别连接到所述基座和所述桥构件中的每一个，并且其中所述定位臂进一步包括致动器，用于在所述第一臂构件和所述第二臂构件之间在所述第一臂构件和所述第二臂构件的纵向方向上引起相对位移，以在横向于横向位移的方向上摆动所述定位臂的所述第二端，其中所述桥构件包括用于支撑所述扫描头的支撑部。

在本公开中，术语“表面扫描测量设备”具体被解释为包括扫描探针显微镜设备。另外，本发明也可被应用于近场光学扫描设备，其也是本公开中所定义的表面扫描测量设备。除了其它的，近场光学扫描设备可被应用于进行显微镜检查。虽然本文在许多情况下将涉及扫描探针显微镜设备、系统和方法，但是将理解，本文的教导同样可被应用于近场光学扫描设备。因此，在文中具体提到“扫描探针显微镜设备”(或系统)的许多情况下，该术语通常可以与术语“近场光学扫描设备”(或系统)互换，而不偏离本发明。

上文中的术语“能形成铰链的连接部”是指至少围绕横向于所述表面的旋转轴线能形成铰链的连接部。优选地，如果不期望在任何其它方向上的旋转，则所述能形成铰链的连接部中的至少一个仅能围绕横向于所述表面的旋转轴线形成铰链。更为优选的是，为了使所述定位臂在除了围绕横向于所述表面的轴线的旋转之外的任何旋转方向上充分静止，基座、第一臂构件、桥以及第二臂构件之间的所有能形成铰链的连接部限于仅围绕横向于所述表面的旋转轴线的旋转。